现代微机原理与接口技术.ppt

第6章 微机总线标准 1 6.1.1 总线标准的概念与特性 ◆ 总线：是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、数据和地址。 6.1 总线概述◆ 总线标准 指芯片之间、扩展卡之间以及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应该遵守的一些协议与规范。 2 1．物理特性:2．功能特性:3．电器特性:4．时间特性:总线物理连接方式(电缆式、蚀刻式），总线根数、插头和插座形状，引脚排列等。描述一组总线中每一根线的功能。定义每一根线在什么时候有效，这和总线操作的时序有关。定义每根线上信号的传递方向以及有效电平范围。一般定义送入CPU的信号为输入信号，从CPU中送出的信号是输出信号。低电平有效的信号用信号名后带#来表示。如CS#、REQ#总线标准的特性3 6.1.2 总线的分类 1) 按总线功能或信号类型划分为： 数据总线：双向三态逻辑，线宽表示了总线数据传输的能力。地址总线：单向三态逻辑，线宽决定了系统的寻址能力。控制总线：就某根来说是单向或双向。控制总线最能体现总线特点，决定总线功能的强弱和适应性。4 2) 按总线的分级结构分为： CPU总线：微机系统中速度最快的总线，主要在CPU内部，连接CPU内部部件，在CPU周围的小范围内也分布该总线，提供系统原始的控制和命令。局部总线：在系统总线和CPU总线之间的一级总线，提供CPU和主板器件之间以及CPU到高速外设之间的快速信息通道。系统总线：也称为I/O总线，是传统的通过总线扩展卡连接外部设备的总线。由于速度慢，其功能已经被局部总线替代。通信总线：也称为外部总线，是微机与微机，微机与外设之间进行通信的总线。5 6.1.3 总线的主要性能参数1．总线频率：MHz表示的工作频率，是总线速率的一个重要参数。2．总线宽度：指数据总线的位数。3．总线的数据传输率 总线的数据传输率=(总线宽度/8位)×总线频率 例：PCI总线的总线频率为33.3MHz，总线宽度为64位的情况下，总线数据传输率为266MB/s 。 6 6.1.4 总线操作和总线传送控制 一、总线操作的4个阶段 1．总线请求和仲裁阶段： 主模块向总线仲裁机构提出总线使用申请，总线仲裁机构决定使用总线的主模块。2．寻址阶段： 拥有总线使用权的主模块发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，该从模块被选中并启动。3．数据传送阶段： 主模块和从模块间进行双（单）向数据传送。4．结束阶段： 主、从模块均撤出总线。7 二、总线传送控制1．同步方式 优点：1）电路简单 2）适合高速设备的数据传输缺点：高速设备和低速设备间只能用低速设备的速度来传输数据主clk从2．半同步方式 主clk从wait/readywait/ready信号是单向的，不是互锁的。8 总线读周期分成两个子周期 寻址子周期 数据传送子周期在两子周期之间，退出总线，从设备准备数据。4．分离方式clkaddressdata主从3．异步方式 REQACK比同步方式慢总线频带窄总线传输周期长9 6.2 PCI总线 6.2.1 PCI总线的特点 独立于处理器2) 传输效率高3) 多总线共存4) 支持突发传输 5) 支持总线主控方式6) 采用同步操作 7) 支持两种电压下的扩展卡 8) 具有即插即用功能 9) 合理的管脚安排 10) 预留扩展空间 10 6.2.2 PCI信号定义 系统接口信号 ? CLK IN：PCI系统总线时钟 最高33MHz/66MHz，最低0Hz。PCI大部分信号在CLK的上升沿有效。11 ? C/BE[3:0]# T/S：它们是总线命令和字节使能多路复用信号线 ? PAR T/S：针对AD[31:00]和C/BE[3:0]#进行奇偶校验的校验位 在FRAME#有效的第1个时钟，AD[31:00]上传送的是32位地址，称为地址期 。在IRDY#和TRDY#同时有效时，AD[31:00]上传送的为32位数据，称为数据期。2.地址与数据接口信号? AD[31:00] T/S：它们是地址、数据多路复用的输入/输出信号地址期内是总线命令，数据期内是字节使能信号。 12 3.接口控制信号FRAME# S/T/S：帧周期信号IRDY# S/T/S：主设备准备好信号TRDY# S/T/S：从设备准备好信号 STOP# S/T/S：从设备发出的要求主设备终止当前的数据传送的信号。LOCK# S/T/S：锁定信号 IDSEL IN：初始化设备选择信号，访问配置空间的时候作为片选DEVSEL# S/T/S：设备选择信号，由常规访问期间被选中的从设备驱动FRAME#信号无效表示传输进入最后一个数据期。 13 4.仲裁接口信号? REQ# T